DE1118287B

DE1118287B - Separator fuer Akkumulatoren und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1118287B
Application number: DEA33704A
Authority: DE
Inventors: Ing Richard Rabl
Original assignee: Accumulatoren Fabrik AG
Current assignee: Accumulatoren Fabrik AG
Priority date: 1959-02-18
Filing date: 1960-01-14
Publication date: 1961-11-30
Also published as: AT216066B; FR1248891A; NL248424A; CH383453A; US3228802A; GB925091A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen schichtförmig aufgebauten Kunststoffkörper für Akkumulatoren und auf ein besonderes Verfahren zur Herstellung derartiger Separatoren.

Es hat sich gezeigt, daß die üblichen mikroporösen Kunststoff separatoren, die gewöhnlich aus Kunststoffpulvern mit einer spezifischen Oberfläche von 2000 bis 2500 cm²/g hergestellt werden, für Licht- und Starterbatterien in Kraftfahrzeugen wohl sehr geeignet sind, daß aber bei täglichen Tiefentladungen, wie sie bei der Beanspruchung von Antriebsbatterien für Elektrokarren, Hubstapler, Elektrolokomotiven usw. vorkommen, Durchwachsungen der aktiven Masse zwischen positiven und negativen Platten auftreten können, was zu einer raschen Zerstörung bzw. zu einem vorzeitigen Unbrauchbarwerden der gesamten Batterie führt.

Dem Auftreten derartiger Durchwachsungen könnte zwar durch Verkleinerung der Porengröße begegnet werden, doch setzt dies wiederum die Anwendung von noch feineren Kunststoffpulvern voraus. Gelingt es beispielsweise, ein solches besonders feines Polystyrolpulver mit einer spezifischen Oberfläche von etwa 5000 cm²/g und darüber zu einem Separator zu sintern, so tritt auch bei extremen Beanspruchungen in Batterien keine Durchwachsung der aktiven Masse auf. Eine gleichmäßige und ausreichend hohe Aufschüttung von so feinen Kunststoffpulvern bereitet aber technisch so große Schwierigkeiten, daß sich eine rationelle Erzeugung von Separatoren aus solchen Ausgangsmaterialien zunächst nicht verwirklichen läßt.

Es wurde nun gefunden, daß ein den gestellten hohen Anforderungen vollauf entsprechendes Produkt geschaffen werden kann, wenn der Separator aus wenigstens zwei Schichten desselben Kunststoffes, jedoch mit voneinander wesentlich verschiedener Porengröße aufgebaut ist. Derartige, aus mindestens zwei Schichten gebildete Kunststoffseparatoren haben sich, obwohl nur ein Teil der Plattenstücke die gegen Durchwachsungen erwünschte geringe Porengröße aufweist, auch bei den stärksten Beanspruchungen in Antriebsbatterien überraschenderweise als völlig ausreichend erwiesen. Unter Schichten von wesentlich verschiedener Porengröße sind im Rahmen der Erfindung solche zu verstehen, deren Porendurchmesser sich mindestens wie 1:2 verhalten.

Die gemäß der Erfindung schichtförmig aufgebauten Separatoren können zweckmäßig als Zweischichtkörper ausgebildet sein, wobei die Schicht mit der feinen Porengröße einen mittleren Porendurchmesser in der Größenordnung von 1 bis 10 μ und die Schicht Separator für Akkumulatoren
und Verfahren zu seiner Herstellung

Anmelder:

Accumulatoren-Fabrik Aktiengesellschaft,
Hagen

Beanspruchte Priorität:
Österreich vom 18. Februar 1959 (Nr. A 1263/59)

Ing. Richard Rabl, Wien,
ist als Erfinder genannt worden

mit der gröberen Porengröße einen mittleren Porendurchmesser in der Größenordnung von 8 bis 50 μ aufweisen kann.

Es ist auch möglich, den Separator mit mehreren Schichten, z. B. mit drei Schichten, auszuführen, wobei die beiden Außenschichten mit einer Porengröße in der Größenordnung von 1 bis 10 μ und die Innenschicht mit einer Porengröße in der Größenordnung von 8 bis 50 μ ausgebildet sein können. Hierdurch erhält man Separatoren, die an beiden Außenseiten feinstporig sind, demnach im besonderen Ausmaße Durchwachsungen verhindern, während die Mittelschicht mit größerem Porendurchmesser geringen inneren Widerstand gewährleistet.

Die Herstellung der beschriebenen Separatoren kann gemäß der Erfindung vorteilhaft in der Weise erfolgen, daß der zur Sinterung bestimmte Kunststoff in Form von Pulvern verschiedener Feinheit in wenigstens zwei übereinanderliegenden Schichten auf eine Unterlage aufgetragen wird, von welchen Schichten die unterste das Kunststoffpulver mit der größten Kornfeinheit und die oberste Schicht bzw. eine Mittelschicht das Kunststoffpulver mit der geringsten Kornfeinheit enthält, worauf die Schichten in an sich bekannter Weise zum mikroporösen Fertigprodukt gesintert werden. Durch diese Vorgangsweise, also im einfachsten Fall dadurch, daß man feines und grobes Pulver desselben Kunststoffes in zwei Schichten übereinander aufträgt, wird es erfindungsgemäß ermöglicht, die Kunststoffpulver in so gleichmäßiger Art und in genügender Höhe aufzuschütten, daß die nachfolgende Sinterung ohne technische Schwierigkeiten auf den üblichen Apparaturen gelingt. Dies

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Beispiel 2

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gilt auch bei Verwendung von mehr als zwei Schichten, beispielsweise wenn man gemäß der bereits genannten Ausführungsform drei Schichten desselben Kunststoffpulvers in verschiedenen Korngrößen in der Reihenfolge fein — grob — fein aufträgt.

Die Erfindung läßt sich grundsätzlich auf alle für die Erzeugung von mikroporösen Kunststoffseparatoren geeigneten Ausgangsmaterialien, wie Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyäthylen, anwenden. Diesen Materialien können auch die üblichen Füllstoffe, Aktivatoren oder sonstige gewünschte Zusätze beigegeben werden, selbstverständlich in der erforderlichen besonderen Feinheit, um die feinstporige Ausbildung der einen Schicht nicht zu beeinträchtigen. Die Korngröße des besonders feinen Pulvers findet eine untere Begrenzung darin, daß die Porosität nicht unter den für die Praxis erforderlichen Wert sinken darf bzw. den inneren Widerstand nicht zu sehr erhöhen darf; außerdem würde bei zu weit getriebener Kornfeinheit das gleichmäßige Aufschütten auch der Teilschicht und der Sinterungsvorgang selbst gestört werden. Man wird daher im allgemeinen mit einer Kornfeinheit des besonders feinen Pulvers von etwa 4 bis 20 μ, entsprechend einer spezifischen Oberfläche von etwa 4000 bis 10 000 cm²/g, arbeiten können, während für das zweite Pulver der übliche Feinheitsgrad von etwa 20 bis 100 μ, entsprechend einer spezifischen Oberfläche von etwa 1000 bis 3000 cm²/g, eingehalten werden kann.

Die Erfindung ist in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen ohne Beschränkung hierauf näher erläutert.

Beispiel 1

Auf eine kontinuierlich bewegte Unterlage wird Polystyrolpulver einer spezifischen Oberfläche von 6000 cm^ä/g mittels eines Aufgabetrichters in einer Schichtdicke von 1,5 mm aufgetragen. Auf die erhaltene gleichmäßig dicke Schicht wird in einer zweiten Aufgabevorrichtung Polystyrolpulver gleicher Qualitat, jedoch einer spezifischen Oberfläche von 2500 cm²/g in einer Schichtdicke von 1,0 bis 1,5 mm aufgetragen. Die Schichten werden sodann in bekannter Weise in einem Ofen bei 200 bis 250° C 8 Minuten lang gesintert.

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Auf eine kontinuierlich bewegte Unterlage wird Polystyrol mit einer der spezifischen Oberfläche von 8000cm^a/g entsprechenden Korngröße mittels eines Aufgabetrichters in einer Schichtdicke von lmm aufgetragen. Mittels einer zweiten Aufgabevorrichtung wird diese erste Schicht mit Polystyrolpulver einer spezifischen Oberfläche von 2000 cm²/g etwa 1 bis 1,5 mm stark überdeckt und sodann mittels einer dritten Aufgabevorrichtung 1 mm stark mit Polystyrolpulver einer spezifischen Oberfläche von cm²/g überschichtet. Diese Schichten werden sodann in einem auf 200 bis 250° C erwärmten Ofen bis 10 Minuten lang gesintert.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Separator für Akkumulatoren aus gesintertem mikroporösem Kunststoff, dadurch gekennzeich net, daß er aus wenigstens zwei Schichten desselben Kunststoffes aufgebaut ist, wobei die Porengröße einer Schicht mindestens doppelt so groß ist wie die einer weiteren Schicht.

2. Separator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schicht mit einer Porengröße in der Größenordnung von 1 bis 10 μ und durch eine zweite Schicht mit einer Porengröße in der Größenordnung von 8 bis 50 μ.

3. Separator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Außenschichten mit einer Porengröße in der Größenordnung von 1 bis 10 μ und eine Innenschicht mit einer Porengröße in der Größenordnung von 8 bis 50 μ.

4. Verfahren zur Herstellung von Separatoren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Sinterung bestimmte Kunststoff in Form von Pulvern verschiedener Feinheit in wenigstens zwei übereinanderliegenden Schichten auf eine Unterlage aufgetragen wird, von welchen Schichten die unterste das Kunststoffpulver mit der größten Kornfeinheit und die oberste bzw. eine Mittelschicht das Kunststoffpulver mit der geringsten Kornfeinheit enthält, worauf die Schichten in an sich bekannter Weise zum mikroporösen Fertigprodukt gesintert werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine bewegte Unterlage eine Schicht aus Polystyrolpulver mit einer spezifischen Oberfläche von etwa 4000 bis 10 000 cm²/g aufgetragen und auf diese Schicht eine weitere Schicht aus Polystyrolpulver mit einer spezifischen Oberfläche von etwa 1000 bis 3000 cm²/g aufgetragen wird.